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10- Recristalização da Acetanilida Discentes: Grupo 2 Gabriela Furlan Giordano Ludmila Pons Camargo Profª. Amanda Coelho Danuello Prof. Dr. Leonardo Pezza Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira Msc. Rodrigo Sequinel 1 Bacharelado 2009 Química Orgânica Experimental I

Profª. Amanda Coelho Danuello Prof. Dr. Leonardo Pezza ...‡ÕES ANOS... · óleo de difícil recristalização, caso forme-se o óleo deve-se tentar ... colocar carvão ativo sobre

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10- Recristalização da Acetanilida

Discentes: Grupo 2

Gabriela Furlan Giordano

Ludmila Pons Camargo

Profª. Amanda Coelho Danuello

Prof. Dr. Leonardo Pezza

Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira

Msc. Rodrigo Sequinel

1

Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I

Bacharelado 2009Química Orgânica Experimental I

RecristalizaRecristalizaççãoãoRecristalização é um método de purificação de compostos

orgânicos sólidos. Como são obtidos a partir de reações orgânicas,

são raramente puros a temperatura ambiente.

A purificação dos cristais impuros é feita dissolvendo-se o

sólido em um solvente apropriado quente e em seguida esfriar

lentamente, já que a baixas temperaturas o material dissolvido tem

menor solubilidade, ocorrendo o crescimento de cristais.

Quanto mais lenta a cristalização maior é a pureza do

produto final, já que formam-se cristais camadas por camadas e as

impurezas ficam na água-mãe.2

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Sólido impuro

Processo da Recristalização

Sólido Puro

NH

CH3

O

Acetanilida 3

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Contaminações-Adsorção: o contaminante aloja-se na interface do cristal;

-Oclusão: o contaminante é aprisionado na formação do cristal;

-Inclusão isomórfica: o contaminante aloja-se na rede cristalina, sem causar distorção;

-Inclusão não isomórfica: causa distorção da rede cristalina devido a entrada do contaminante na rede;

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Escolha do solventeEscolha do solvente

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Semelhante dissolve semelhanteSemelhante dissolve semelhanteÉ necessário escolher um solvente que

tenha a polaridade muito próxima da polaridade do soluto. No caso da acetanilida, a água é um bom solvente, pois ambas as substâncias são polares.

Tabela 1: Solventes em ordem decrescente de polaridade

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Outros fatores a serem considerados :Outros fatores a serem considerados :

- Facilidade de manipulação;

- Volatilidade: deve-se observar o ponto de ebulição para que o solvente não se evapore antes da solubilização total do cristal;

- Toxicidade: observar os perigos iminentes ao uso dos solventes para evitar acidentes e contaminações;

-Ponto de Ebulição: deve ser menor que o ponto de fusão da substância a ser cristalizada, pois esta pode fundir-se formando um óleo de difícil recristalização, caso forme-se o óleo deve-se tentar dissolve-lo novamente e deixar esfriar para recristalizar;

- Ser quimicamente inerte : não reagir com o soluto;

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Teste de SolubilidadeTeste de Solubilidade- Teste a frio:

Adicionar 3 ml dos seguintes solventes:água, etanol, éter etílico, clorofórmio, acetona e benzeno, em tubos de ensaio contendo 0,1gramas de Acetanilida cada, em seguida agitar vigorosamente para verificar a solubilidade.

- Teste a quente:O mesmo teste é realizado porém agora com os solventes pré-aquecidos em banho maria em seguida analisa-se a solubilidade.

Atenção! Verificar a Toxicidade dos solventes ao aquecê-los

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Solvente Volume mL (frio)

Volume mL (quente)

Toxicidade

Água 185 20 Atóxico

Etanol 3,4 0,6 Irritação na pele, olhos,nariz,dor de cabeça e náuseas

Metanol 3 - Tóxico: pode causar cegueira

Clorofórmio 3,7 - carcinogênico

Acetona 4 - Irritação na pele, olhos,nariz,dor de cabeça e náuseas

Glicerol 5 - Irritação na pele, olhos,nariz,dor de cabeça e náuseas

Éter Etílico 18 - Dor de cabeça, excitação,narcótico,

anestésico

Benzeno 47 - Carcinogênico, hilariante e irritações

Solubilidade de 1 g de Solubilidade de 1 g de Acetanilida( CAcetanilida( C88HH99NO)NO)

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Curva de solubilidadeCurva de solubilidade

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Mistura de SolventesMistura de SolventesQuando as características particulares de solubilidade

não são encontradas em um único solvente devemos fazer uma combinação de solventes para obter um bom resultado:

- O primeiro solvente solubilizará o soluto;

- O segundo solvente será miscível no primeiro solvente, no qual o soluto é relativamente insolúvel;

- O componente é dissolvido com mínima quantidade do primeiro solvente fervendo. A seguir o segundo solvente éadicionado à mistura fervendo, gota a gota até a turvação da solução.

- Adicionar o primeiro solvente até clarear a solução, neste ponto a solução pode ser resfriada para cristalizar.

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CarvãoCarvão AtivadoAtivadoO carvão ativado é

um produto quimicamente inerte, que pode ser usado para remoção de impurezas resinosas e coloridasdissolvidas na solução a ser recristalizada.

O mecanismo de remoção das impurezas consiste na sua adsorção física pelo Carvão, ou seja, as moléculas das impurezas são atraídas pela porosidade existente no carvão ativado e lá retidas por forças físicas.

Logo que o soluto é dissolvido numa quantidade mínima do solvente quente, uma pequena quantidade do carvão é adicionado, adsorvendo as impurezas.

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O uso de excesso de carvão ativo leva à perdas do material a ser purificado.

A quantidade ideal é em torno de 1 a 2 % (p/p) do total pesado da amostra.

Deve-se te o CUIDADO para não colocar carvão ativo sobre a solução em ebulição, pois provocaria uma grande agitação da solução levando ao derramamento e perda de material.

Tomar cuidado também com o pó muito fino do carvão ativo pois faz mal aos pulmões quando inalado

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Técnicas e Métodos

Dissolvendo o sólido:Para minimizar as perdas de material para a água

mãe, é necessário saturar o solvente com o soluto. Esta solução, quando esfriada, formará a quantidade máxima possível de cristais.

Para conseguir esse bom resultado, o Para conseguir esse bom resultado, o soluto deve ser solubilizado em uma msoluto deve ser solubilizado em uma míínima nima quantidade do solvente em ebuliquantidade do solvente em ebuliçção.ão.

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Cálculo do volume de água aproximado para solubilizar a acetanilida:

1 g de acetanilida ---------- 20 mL de águamassa pesada ---------- Volume de água

V = massa pesada X 20

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FiltraFiltraçção a Quenteão a QuenteFiltração a quente é o método para remover

impurezas ou quando o carvão ativado é utilizado .Esse processo assegura que os cristais não se formarem no papel de filtro.

Para essa filtração, é necessário pré-aquecer e manter aquecido o funil com o solvente em ebulição . Em seguida o papel pregueado úmido quente é colocado no funil o mais rápido possível e colocado em cima do béquer para iniciar a filtração.

Se os cristais começarem a cristalizar no filtro durante a filtração deve-se adicionar uma quantidade mínima de solvente quente em ebulição, para dissolver os cristais novamente.

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RecristalizaçãoUsar um béquer para fazer a recristalização, e

cobri-lo com um vidro de relógio, pois pode entrar poeira através da sua larga abertura.

O resfriamento deve ser lento (a temperatura ambiente), para que se formem cristais perfeitos.

Cristais formados:

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•Riscar o interior do recipiente com um a bastão de vidro;

• Adicionar alguns cristais do produto puro (semear).

Se a cristalização não ocorrer: INDUZÍ-LA

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Filtração a Pressão Reduzida

Os cristais devem ser coletados por filtração a pressão reduzida usando um funil de Büchner. Esse método é mais vantajoso que a filtração simples por ser mais rápida e deixar menor quantidade de impurezas e solvente no sólido.

Os cristais devem ser lavados com solvente gelado, se o solvente estiver morno, os cristais podem ser dissolvidos novamente.

A sucção deve continuar até secarem os cristais.

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Secagem dos CristaisSecagem dos Cristais-Secagem ao ar: É o método mais comum de secagem de cristais consiste na colocação destes em vidros de relógio, pratos de barro ou pedaços de papel e colocá-los para secar ao ar. A vantagem deste método é que não énecessário o aquecimento, reduzindo o risco de decomposição, derretimento e a desvantagem é a exposição atmosférica pode causar a hidratação de materiais higroscópicos.

-Secagem no forno: Consiste na colocação dos cristais em vidros de relógio, pratos de barro ou pedaços de papel absorvente e colocá-los em um forno, porém este método requer atenção pois os cristais podem decompor, sublimar, vaporizar e desaparecer,portanto deve-se observar o ponto de derretimento dos cristais 23

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-Secagem a vácuo: Neste método os cristais são colocados em um dessecadorque contém um agente secante em seu interior . Dois problemas podem ser notados, o primeiro é que parcelas da amostra podem ser sublimadas rapidamente, já que sob vácuo a probabilidade de sublimação é aumentada, o segundo é que o dessecador pode implodir pois a superfície de vidro que está sob vácuo é grande. O dessecador a vácuo só deve ser usado se colocado em um recipiente de metal para proteção

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Rendimento =

CCáálculo do Rendimentolculo do Rendimento

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Ponto de Fusão: Um Índice da Pureza

A determinação do ponto de fusão pode ser um modo de determinar a pureza da substância sólida.

O experimento é realizado aquecendo-sevagarosamente uma pequena quantidade de material utilizando-se o aparelho de medição de ponto de fusão.

Neste aparelho ajusta-se uma taxa de aquecimento, que deve ser baixa (5ºC/min) para que possa ocorrer aquecimento uniforme e garantir que a temperatura indicada é realmente a temperatura da amostra .

Próximo do ponto de fusão da amostra é necessário reduzir a taxa de aquecimento para 1 ºC/min para que seja observado com precisão os pontos de degelo e de fusão.

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O ponto de degelo é a temperatura onde o primeiro cristal da amostra começa a se liquefazer .

O ponto de fusão é a temperatura onde ocorre a liquefação total do sólido.

O intervalo entre os dois pontos deve ser o menor possível (entre 0,5 e 1ºC), assim pode-se considerar uma substância pura.

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Se o ponto de fusão encontrado experimentalmente for menor que o teórico, temos uma mistura eutética, pois o P.F. de uma substância pura diminui a medida que adiciona-se a ela uma outra substância desconhecida (impurezas).

No caso da acetanilida o ponto de fusão pode ser afetado pela presença do hidrato de acetanilida, que éformado conjuntamente com o produto principal, tornando o ponto de fusão inferior ao da substância pura, cerca de 84ºC.

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P.F. acetanilida = 113-115 ºC29

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Acetanilida impura (sólida)( Anilina, Ácido Acético,Anidrido Acético)

1- Escolher o melhor solvente2-Aquecer o solvente escolhido até a temperatura de ebulição3-Dissolver o sólido com o mínimo de solvente em ebulição

Solução de Acetanilida impura

4-Adicionar o carvão ativado ( 1 a 2 % da massa da amostra pesada)ATENÇÃO! A água deve estar morna.5-Aquecer6- Filtrar a solução a quente, usando um filtro pré- aquecido para remover as impurezas insolúveis e o carvão

Impurezas insolúveis e carvão ativado

Solução Filtrada + Impurezas Solúveis

Descarte Apropriado

7- Esfrie a solução utilizando lentamente (temperatura ambiente) para que ocorra a Recristalização8- Coletar os cristais pelo método da filtração a pressão reduzida utilizando o funil de BÜCHNER, esse método éutilizado por ser mais rápido e deixar menos impurezas e solventes no sólido9- Lavar os cristais com uma pequena parcela de solvente frio. (Para retirar a água mãe)10-Continuar a sucção até que os cristais estejam secos

Fluxograma da RecristalizaFluxograma da Recristalizaçção da Acetanilidaão da Acetanilida

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Cristais de Acetanilida com traços do solvente Água-mãe contendo

impurezas solúveis e traços de Acetanilida.

Cristais de Acetanilida Pura

11- Secar os cristais com ar seco ou colocá-los em um forno de secagem ou secar os cristais com um dessecador a vácuo. (Para retirar os resíduos de

solvente)12- Pesar o produto, calcular o rendimento e o ponto de Fusão

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Descarte Apropriado

Substância Densidade (g .cm‐3) 

Peso Molecular (g. mol‐1) 

Ponto de Fusão(°C) 

Ponto de Ebulição (°C) 

Características 

Acetanilida 1,2105 (20°C) 

135,1  113‐115  304‐305 Sólido branco, cristais 

ortorrômbicos. Água  0,997  18,02  0  100  Líquido incolor Etanol  0,794  46,07  ‐117,3  78,5  Líquido incolor 

Éter etílico  0,7134  74,12  ‐116  34,6  Líquido incolor Clorofórmio  1,484  119,39  ‐63,5  62  Líquido incolor Acetona  0,791  58,08  ‐94  56  Líquido incolor Benzeno  0,874  78,11  5,5  80  Líquido incolor 

Carvão ativado  1,8‐2,1  12  ‐  ‐ Material de carbono, alta porosidade. 

 

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BibliografiaBibliografiaVogel, A.I – Practical Organic Chemistry, 3rd Edition,

Longmans , Green and Co ,1956.

Pavia, D.L. ; Lambman, G.M. ; Kriz, G.S..- Introdution to Organic Laboratory Techiniques : A contemporary Approach , 3rd edition, Saunders College Publishing,1988

The Merck Index: Na encyclopedia of chemicals drugs and biologicals, 5th Ed. Whitehouse Station,1996.

http://labjeduardo.iq.unesp.br

http://www.activbras.com.br/carvao.html

http://www.unb.br/iq/kleber/CursosVirtuais/QG/aula-13/cristaliza.gif

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